Wodór

Z Wikipedii

H - He   H Li       Układ okresowy
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.*	Wodór, H, 1
Własności metaliczne	niemetal
Grupa, okres, blok	1 (IA), 1, s
Gęstość, twardość	0,0899 kg/m3, bd
Kolor	bezbarwny
Własności atomowe
Masa atomowa	1,00794 amu
Promień atomowy (obl.)	25 (53) pm
Promień kowalencyjny	37 pm
Promień van der Waalsa	120 pm
Konfiguracja elektronowa	1s1
e- na poziom energetyczny	1
Stopień utlenienia	1
Własności kwasowe tlenków	amfoteryczne
Struktura krystaliczna	heksagonalna
Własności fizyczne
Stan skupienia	gazowy
Temperatura topnienia	14,025 K (-259,13 °C)
Temperatura wrzenia	20,268 K (-252,88°C)
Temperatura krytyczna	33,25 K (-239,9°C)
Ciśnienie krytyczne	1,3 MPa (13 atm)
Objętość molowa	11,42×10-6 m³/mol
Ciepło parowania	0,44936 kJ/mol
Ciepło topnienia	0,05868 kJ/mol
Ciśnienie pary nasyconej	209 Pa (23 K)
Prędkość dźwięku	1270 m/s (298,15 K)
Pozostałe dane
Elektroujemność	2,20 (Pauling) 2,20 (Allred)
Ciepło właściwe	14304 J/(kg*K)
Przewodność właściwa	13,8×106 S/m
Przewodność cieplna	0,1815 W/(m*K)
Potencjał jonizacyjny	1312 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy*
izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 1H 99,985% stabilny izotop z zerową liczbą neutronów 2H 0,015% stabilny izotop z 1 neutronem 3H {syn.} 12,33 lat β- 0,019 3He 4H {syn.} 9,93696x10-23 s n 2,910 3H
Tam, gdzie nie jest zaznaczone inaczej, użyte są jednostki SI i warunki normalne.
*Wyjaśnienie skrótów: l.a.=liczba atomowa wyst.=występowanie w przyrodzie, o.p.r.=okres połowicznego rozpadu, s.r.=sposób rozpadu, e.r.=energia rozpadu, p.r.=produkt rozpadu

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, rozpoczynający układ okresowy. Jest również podstawowym pierwiastkiem w szeregu aktywności metali.

Występuje w postaci dwóch stabilnych izotopów ¹H (prot) i ²H (deuter, oznaczany również symbolem D) oraz jednego niestabilnego – ³H (tryt, oznaczany również symbolem T). Ze względu na to, że jeden z izotopów stabilnych ma dwukrotnie większą masę od drugiego, różnią się one właściwościami fizycznymi.

Wodór jest najpowszechniej występującym pierwiastkiem we Wszechświecie.

Na Ziemi występuje w postaci cząsteczkowej w niezbyt dużych ilościach (0,9% w górnych warstwach atmosfery), natomiast duże ilości wodoru występują w postaci związków chemicznych (głównie jest to woda).

Wchodzi w skład wielu ważnych związków chemicznych: wody, kwasów, zasad i większości związków organicznych.

Wodór w stanie wolnym występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych H₂ tworząc wodór molekularny.

Spis treści 1 Kation wodorowy 2 Serie widmowe 3 Historia 4 Otrzymywanie 5 Zastosowanie 6 Zobacz też 7 Przypisy

[edytuj] Kation wodorowy

Kation wodorowy H⁺ jest w istocie równoważny protonowi. W stanie wolnym występuje on jedynie w próżni, gdyż jest on niezwykle reaktywny. W roztworach wodnych kation ten jest natychmiast solwatowany do jonu hydroniowego H₃O⁺. Czasami, w uproszczeniu, w równaniach dysocjacji elektrolitycznej pomija się ten fakt podając jako produkt kation wodorowy, co zupełnie mija się z prawdą. Z tego względu współcześnie przyjmuje się, że skala skala pH jest miarą stężenia jonów hydroniowych a nie wodorowych.

[edytuj] Serie widmowe

Wodór ma charakterystyczne serie widmowe:

1. seria Lymana
2. seria Balmera
3. seria Paschena
4. seria Bracketta
5. seria Pfunda
6. seria Humpreysa

[edytuj] Historia

Prawdopodobnie pierwszą osobą, która opisała otrzymywanie wodoru w stanie czystym był alchemik Paracelsus żyjący w latach 1493–1541. Paracelsus wykonywał eksperymenty polegające na wrzucaniu metali do kwasów i zbieraniu do naczyń gazowych produktów tych reakcji, co do dzisiaj stanowi najprostszy sposób otrzymywania tego pierwiastka w warunkach laboratoryjnych. Prawdopodobne jest jednak, że podobne eksperymenty wykonywano już wcześniej.

Eksperymenty te powtórzył w 1671 r. Robert Boyle, który opisał też wybuchową naturę mieszanki wodoru z powietrzem. Pierwszą osobą, która uznała wodór za pierwiastek był Henry Cavendish, który w 1766 r. zamieścił w swoich notatkach taką tezę. Jak wszystkie inne jego badania nie zostało to jednak opublikowane za jego życia. Substancja ta została uznana za pierwiastek ostatecznie pod wpływem badań Antoine Lavoisiera nad otrzymywaniem wody z wodoru i tlenu w 1783 r. Pierwotnie polska nazwa była kalką łacińskiej - "wodoród", lecz z biegiem czasu została skrócona do powszechnie dziś znanej "wodór". Jako pierwszy zaproponował nazwę - wodór - Filip Walter.

[edytuj] Otrzymywanie

Na skalę przemysłową wodór otrzymuje się dwiema metodami:

• Poprzez konwersję metanu z parą wodną

CH₄ + 2H₂O → 4H₂ + CO₂

• Poprzez konwersję węglowodorów zawartych w ropie naftowej z parą wodną

C_xH_2y + 2xH₂O → (2x+y)H₂ + xCO₂

W laboratorium można go otrzymać na kilka sposobów:

• Elektroliza wodnego roztworu soli lub wodorotlenku metalu alkalicznego
• Reakcja metalu z kwasem,

np. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

• Reakcja metalu amfoterycznego z roztworem zasady,

np. 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Powyższe reakcje roztwarzania metali wykonywać można dogodnie w aparacie Kippa.

Wodór powstaje także innych reakcjach, np. podczas spalania magnezu w parze wodnej:

Mg + H₂O → MgO + H₂↑

[edytuj] Zastosowanie

Dawniej wodór był stosowany do napełniania balonów sterowców. Gaz ten znalazł zastosowanie jako paliwo w silnikach rakietowych. Naukowcy pracują nad możliwością stworzenia ogniw paliwowych napędzanych wodorem, które mogłyby służyć jako źródło napędu dla wielu pojazdów i urządzeń. Izotop wodoru – tryt – wykorzystywany jest w reakcjach termojądrowych, które mogą potencjalnie stanowić źródło taniej i czystej energii. Inny jego izotop – deuter – wykorzystywany jest jako moderator w konwencjonalnych reaktorach atomowych.

[edytuj] Zobacz też

• deuter (izotop), deuteron
• tryt, tryton
• antywodór

Przypisy